擁有數(shù)學(xué)完美軌道的六個次海王星外部行星系統(tǒng)

這個稀少的有完美數(shù)學(xué)軌道的外部行星系統(tǒng)有六個“次海王星”——當(dāng)聽到這個消息時即使當(dāng)時沒有麥克風(fēng)我也可以通過耳機(jī)聽到房間的喘息聲，大家都為這一發(fā)現(xiàn)屏息、驚喜，這真的是一個非常好的發(fā)現(xiàn)

(圖片來源：CC BY-NC-SA 4.0, Thibaut Roger/瑞士國家能力研究中心行星組)

宇航學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個不尋常的星系系統(tǒng)，這個星系系統(tǒng)距離我們僅100光年，有六顆行星緊密圍繞主星——它們之間的距離比較近，就像是太陽系中距離太陽最近的水星，不像是我們所在的地球和太陽間的距離。自從十億年前被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在一直是宇宙中巨大、穩(wěn)定的組成部分。

加那利群島天文研究所聯(lián)合作者埃瑞克保羅說：“如果星系是帝國州大廈，我們只能看見并且辯識到從我們的角度能看見距離我們星球較近的行星，我們只是發(fā)現(xiàn)了我們的鄰居?！?/p>

100光年聽起來很遙遠(yuǎn)，實(shí)際上這個系統(tǒng)距離我們不可思議的近，HD10067就坐落在后發(fā)座星座的靠近室女座的北部天空。HD10067的六顆行星呈現(xiàn)明亮的橘黃色，但沒有一顆是在宜居區(qū)域，就如我們所知星星周圍區(qū)域沒有適合的條件支撐生命，并且這些行星運(yùn)行的非?？欤荒陼r間僅9-55天。

這六個新發(fā)現(xiàn)行星在距離地球100光年外的新發(fā)現(xiàn)的行星系統(tǒng)HD10067中，研究這些星球可以等比例縮減六個新發(fā)現(xiàn)行星的軌道，當(dāng)每一個行星運(yùn)行匹配上相對應(yīng)變化的軌道頻率時，等比縮減發(fā)揮作用。

（無線電信息由波恩大學(xué)的HughOsborn通過動畫的方式組合成注解背景圖案，航空航天局/麻省理工學(xué)院/凌日系外行星巡天行星/艾森庫魯斯生成了背景圖案）。

航空航天局的凌日系外行星巡天衛(wèi)星在2020年首次探測到這顆行星時，天文學(xué)家們就很早意識到與次海王星至少有兩次打交道的，這些行星大約是地球的兩到三倍，有蓬松的大氣。研究報(bào)告的合著者、芝加哥大學(xué)的拉斐爾盧克說，在泰斯科技技術(shù)公司的探測結(jié)果出來后不久，北方天空就消失在地平線以下了，這就意味著該小組只有一個月左右的時間用地面望遠(yuǎn)鏡來確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)。

兩年后，從TESS對同一片天空的采集數(shù)據(jù)和航天局的系外行星特征衛(wèi)星（Cheops）對該恒星進(jìn)行了更詳細(xì)的觀測，科學(xué)家們證實(shí)了該系統(tǒng)中存在第三顆系外行星。

這六顆行星圍繞它們的中心恒星HD110067，以一種和諧的節(jié)奏運(yùn)行，每隔幾周行星就會排成一行。(圖片來源：航空航天局)

剩下的三顆外行星運(yùn)行軌跡與TESS星光數(shù)據(jù)不符，被歸因于由于繞軌運(yùn)行行星引起，而這些三顆被證實(shí)的行星軌道幾乎完美地存在于科學(xué)家所說的共振中。即第一顆行星繞第二顆行星公轉(zhuǎn)三周，接下來的兩顆行星間也發(fā)生了完全相同的動態(tài)演變。通過計(jì)算，第四顆行星為每三顆第五顆行星繞恒星公轉(zhuǎn)四周，第五顆行星是每三顆最外層行星繞恒星公轉(zhuǎn)四周。

在我們自己的太陽系中，冥王星與海王星也有類似的共振（海王星每繞太陽三周，冥王星就繞太陽兩周）。凱勒羅克利夫是新罕布什爾州達(dá)特茅斯學(xué)院研究系外行星大氣的研究生，他沒有參加新課題研究，他在空間網(wǎng)站上稱：“這個系統(tǒng)將幫助我們回答問題，而不需要梳理所有不同的系外行星系統(tǒng)”。這6顆行星圍繞著同一顆恒星運(yùn)行，且自形成以來它們的位置沒有改變過，因此天文學(xué)家可以僅利用這一系統(tǒng)，通過比較這6顆行星的各種參數(shù)，包括它們的成分，來更好地了解行星系統(tǒng)的形成和演化過程。

這六顆行星圍繞著它們的中心恒星HD 110067以和諧的節(jié)奏運(yùn)轉(zhuǎn)，每隔幾個軌道就有行星排成一行（圖片來源：帝博羅杰，NCCR行星）The six planets orbit their central star HD 110067 in a harmonic rhythm with planets aligning every few orbits. (Image credit: Thibaut Roger, NCCR Planets)

盧克是第一個從宇航局艾姆斯研究中心確認(rèn)外行星被確認(rèn)的人，他回憶說，他是在一次會議上把這個消息告訴團(tuán)隊(duì)其他成員的?！斑@就像研究一種植物——也許是一朵花的花瓣顏色——可以告訴我們它生長的土壤。HD110067有很多令人興奮的事情要做。”

盧克說：“當(dāng)知道這個消息時，我甚至可以通過耳機(jī)聽到房間里清晰的喘息聲，這真是一個讓人驚喜的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

這個擁有長鏈行星的完美共振系統(tǒng)是一個罕見的發(fā)現(xiàn)。伯爾尼大學(xué)的研究合作者休奧斯本說，這是一件“我們在學(xué)校學(xué)習(xí)但并不能應(yīng)用于自然界的研究結(jié)果?！彼牭竭@個發(fā)現(xiàn)，感到“又震驚又高興”。通常我們做預(yù)測，大自然會找到一種方法來做一些不太符合我們預(yù)期的事情。

當(dāng)行星從塵埃的原行星盤中誕生時，它們開始處于共振狀態(tài)，但這些微妙的軌道往往會由于外來恒星經(jīng)過或支配行星而失去平衡，這些行星比系統(tǒng)中的其他行星大，越運(yùn)行也越靠近。我們的太陽系也發(fā)生過這種情況，但HD 110067在任何這樣的中斷期間似乎都保持著令人印象深刻的穩(wěn)定性，我們用數(shù)學(xué)理論來預(yù)測這些軌道，而大自然確實(shí)與這些軌道相吻合，這是一個美妙的時刻。

研究這些行星甚至可以解釋為什么許多太陽系，包括我們自己的太陽系，缺少一個次海王星，盡管這種類型的行星是銀河系中最常見的類型。在我們的宇宙一角，木星被認(rèn)為在塑造我們系統(tǒng)機(jī)器行星早期進(jìn)化中發(fā)揮了決定性作用，可能吞噬了所有可用的材料，以至于一個次海王星大小的行星沒有機(jī)會合并。

日內(nèi)瓦大學(xué)的研究合著者Adrien Leleu說：“新發(fā)現(xiàn)行星系統(tǒng)是進(jìn)一步研究的黃金目標(biāo)，因?yàn)楫?dāng)形成行星的原星盤消散時，它看起來就像大多數(shù)系統(tǒng)一樣。

科學(xué)家們在新聞發(fā)布會上分享：在接下來的幾個月里，研究小組測量這些行星的質(zhì)量，這將有助于深入了解該系統(tǒng)的化學(xué)構(gòu)成。這樣就可能對這些行星的進(jìn)化進(jìn)行某種程度的逆向工程，以更好的了解它們的形成機(jī)制。

BY:Sharmila Kuthunur

FY: 志愿者何丹懷（懐）

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